INTRODUCCIÓN A LA UNIVERSIDAD Y A LA INGENIERÍA BIOMÉDICA (22107)

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1 INTRODUCCIÓN A LA UNIVERSIDAD Y A LA INGENIERÍA BIOMÉDICA (22107) Titulación/estudio: grado en Ingeniería Biomédica Curso: 1º Trimestre: 1º i 2º Número de créditos ECTS: 6 créditos Horas dedicación estudiante: 66 horas Lengua o lenguas de la docencia: catalán y castellano Profesorado: El profesor responsable (coordinador) de la asignatura es Javier Macía Santamaría (CEXS). En las clases magistrales, prácticas y seminarios también participarán Ricard Solé (CEXS), Sergi Valverde (CEXS), Ernest Montbrió (DTIC), Patricia García (DTIC) y Oscar Cámara (DTIC). 1. Presentación de la asignatura La asignatura Introducción a la universidad es una de les asignaturas básicas de primer curso del Grado en Ingeniería Biomédica de la Universitat Pompeu Fabra de Barcelona. Tiene 6 créditos ECTS y consta de tres bloques independientes: Bloque 1 (Introducción a la Universidad y a la Ingeniería Biomédica 2 ECTS), Bloque 2 (Introducción a las ecuaciones diferenciales 1 ECTS), Bloque 3 (Introducción a la anatomía 1 ECTS) y Bloque 4 (Física de los Procesos Biológicos 2 ECTS). BLOQUE 1 El bloque Introducción a la Universidad y a la Ingeniería Biomédica presenta al alumno el nuevo contexto formativo que es la universidad, con todas las facilidades, instalaciones, metodologías y herramientas de soporte. Además, se introduce al alumno el campo de la Ingeniería Biomédica, incluyendo las diferentes ramas, la investigación y la su financiación, un estudio del sector y las salidas profesionales entre otros conceptos. Finalmente, las prácticas se centrarán en iniciar el contacto del alumno con la programación y el entorno de programación Matlab, aplicándolo para resolver problemas sencillos y la visualización y análisis de señales e imágenes médicas. Las clases de este bloque serán impartidas por profesorado del DTIC. Las clases introductorias sobre la estructura de la universidad y el nuevo contexto formativo serán compartidas con alumnos de otros grados DTIC. El resto de clases serán impartidas por el profesor Oscar Cámara y la profesora Patricia García. BLOQUE 2 El bloque Introducción a las ecuaciones diferenciales y la estadística pretende introducir al alumno en es uso de ecuaciones diferenciales y herramientas básicas de estadística para su posterior aplicación al estudio de diversos problemas biológicos. Esta asignatura es impartida por los profesores Ernest Montbrió (ecuaciones diferenciales, DTIC).

2 BLOQUE 3 En este bloque se presenta una breve introducción a la anatomía. Los conocimientos básico aquí presentados serán necesarios para abordar las Fisiologías 1 y 2 de segundo curso. Básicamente se trataría de identificar las estructuras anatómicas en modelos anatómicos e imágenes radiológicas sencillas. Esta asignatura será impartida por el profesor Jaime Jimeno. BLOQUE 4 El bloque de Física de los Procesos Biológicos pretende introducir conceptos básicos de la física dentro del marco de los procesos que ocurren en los sistemas biológicos. En este contexto todos los contenidos impartidos serán ilustrados con ejemplos biológicos tanto a nivel molecular, celular como de poblaciones. Este bloque consta de una parte teórica impartida por el profesor Javier Macía y una parte de prácticas computacionales impartidas por el profesor Sergi Valverde. 2. Competencias a conseguir Las competencias a trabajar serán: Competencias generales o Sistémicas Capacidad de adaptación a la nueva situación formativa a la universidad y a la Escuela Capacidad para reconocer y comprender la diversidad y la multiculturalidad o Interpersonales Capacidad de trabajo en equipo o Instrumentales Capacidad de organizar y planificar Resolución de problemas Habilidad en la búsqueda y gestión de la información Capacidad de comunicarse con propiedad de forma oral y escrita en catalán y castellano, tanto delante de audiencias expertas como inexpertas Competencias específicas o Conocimientos básicos de la profesión de ingeniero biomédico o Capacidad para la redacción, desarrollo y presentación de trabajos en el ámbito de la ingeniería biomédica o Facilidad para trabajar la documentación propia de la profesión como artículos científicos, patentes y proyectos de investigación o Capacidad para utilizar herramientas informáticas de búsqueda de recursos bibliográficos o de información relacionada con la ingeniería biomédica o Capacidad para utilizar entornos de programación científicos (como Matlab) para visualizar señales e imágenes médicas o Capacidad para la resolución de problemas matemáticos que pueden surgir en la ingeniería con aplicación de conocimientos de álgebra lineal; geometría; geometría diferencial; cálculo diferencial e integral; ecuaciones diferenciales; métodos numéricos y estadística. o Desarrollar las habilidades para usar herramientas informáticas para la implementación de modelos biológicos y simulaciones de sus comportamientos. o Capacidad de comprensión de conceptos básicos sobre las leyes generales de la mecánica, termodinámica, campos y ondas,

3 o o electromagnetismo y su aplicación en el contexto de problemas propios de la ingeniería. Capacidad de comprensión de las leyes físicas y químicas que regulan la interacción entre energía y materia. Capacidad de utilizar técnicas, habilidades y herramientas necesarias para la práctica de la ingeniería moderna.

4 3. Contenidos BLOQUE 1 TEMARIO TEÓRICO Tema 1. Introducción a la universidad Introducción a la asignatura y a los recursos principales. La plataforma de e- learning, el correo electrónico y la configuración de recursos de la red. Ordenadores, software y otros equipos informáticos y audiovisuales. Búsqueda de materiales y recursos de información necesarios para las asignaturas. Características generales de la universidad. Estructura de los estudios universitarios y los planes de estudio. Normativa académica. Tema 2. Introducción a la ingeniería biomédica y su entorno (mercado, empresas, academia) Definición ingeniería biomédica. Historia. Diferentes ramas. Condiciones de trabajo. Salidas profesionales. Entorno nacional e internacional. Salarios. Grupos de investigación sobre ingeniería biomédica en la UPF. Sociedades científicas. Empresas biomédicas. Proyectos nacionales e internacionales de investigación. Patentes. Agencias de calidad. FDA. Ensayos clínicos. Emprendedores. Tema 3. Competencias transversales Trabajo en equipo. Diferencia entre cooperación y colaboración. Dinámica de grupos. Organización y resolución de conflictos. Comunicación oral. Estrategias de estudio. Herramientas de trabajo colaborativo. Tema 4. Introducción a la programación, pseudocódigo y Matlab Programación. Pseudocódigo. Lenguaje Matlab. Funciones. Scripts. Tipos. Vectores. Matrices. Operadores. Control de flujo. Contenedores de datos. Representación gráfica. TEMARIO PRÁCTICO Seminario 1. Presentación de un artículo científico de un investigador de la UPF. Seminario 2. Debate académico sobre un tema biomédico Práctica 1. Introducción a la programación y al Matlab Tutoriales de iniciación a la programación, pseudocódigo y Matlab Práctica 2. Introducción a la programación en Matlab I Uso de Matlab para la ejecución de un programa sencillo en Matlab Práctica 3. Visualización de señales e imágenes médicas en Matlab Uso de Matlab para la visualización de señales e imágenes cardiológicas.

5 BLOQUE 2 TEMARIO TEÓRICO Ecuaciones Diferenciales: Tema 1. Introducción, generalizaciones y modelos. Tema 2. Métodos numéricos para resolver ecuaciones diferenciales. El método de Euler. El método de Runge-Kutta. Tema 3. Ecuaciones diferenciales con variables separables. Aplicaciones y ejemplos de modelización. Tema 4. Ecuaciones diferenciales lineales de primer orden autónomas y no autónomas. Ejemplos de modelización. BLOQUE 3 Teoría: Tema 1. Introducción. Terminología Anatómica. Tema 2. Aparato Locomotor Tema 3. Sistema Nervioso Tema 4. Aparato Circulatorio Tema 5. Aparato Respiratorio Tema 6. Aparato Digestivo Tema 7. Aparatos Urinario y Genital Seminarios 1. Anatomía regional y de superficie. 2. Anatomía radiológica y seccional Prácticas Pràctica 1. Aparato locomotor. Sistema nervioso. Aparato circulatorio (2 horas) Pràctica 2. Aparato respiratorio, Aparato digestivo, Aparatos urinario y genital (2 horas)

6 BLOQUE 4 TEMARIO TEÓRICO Tema 1. Movimiento molecular y difusión. Distribución de velocidades de las moléculas: Ley de Maxwell-Boltzmann. Movimiento molecular: recorrido libre medio y numero medio de colisiones. Difusión: Ley de Fick. Tema 2. Fuerzas y presiones en sistemas biológicos. Fenómenos de superficie: Tensión Superficial en burbujas, gotas y pompas. Capilaridad. Osmosis y presión osmótica: ecuación de Van t Hoff. Tema 3. Fluidos y viscosidad. Fluidos ideales: Ecuación de continuidad. Ecuación de Bernoulli. Formula de Torricelli y Efecto Sifón. El efecto Venturi. TEMARIO PRÁCTICO Práctica 1. Implementación en Netlogo de un modelo de reacción difusión. Utilización de patches para discretizar el espacio continuo. Implementación en diferencias finitas de la Ley de Fick (método de Euler). Práctica 2. Implementación en Netlogo de un modelo de presión osmótica en membranas semipermeables. Práctica 3. Implementación de un modelo en Netlogo del Efecto Venturi. 4. Evaluación La nota de la asignatura será proporcional al volumen de créditos de los bloques. Para poder hacer la media de notas entre los bloques se requiere una nota mínima de 5 en cada uno de ellos. En caso que un alumno no supere uno de los bloques en primera convocatoria, ha de examinarse de ese bloque exclusivamente en la segunda convocatoria. Evaluación de aprendizajes del Bloque 1: Pruebas de ejecución (50% de la nota final): Se realizará una presentación por grupos de un artículo científico de un investigador de la UPF (25%). Además se celebrará un debate académico sobre temas controvertidos en biomedicina donde los estudiantes tendrán diferentes roles (25%). Estas pruebas de ejecución no son recuperables. Trabajos sobre la parte práctica (50% de la nota final). Se deberá entregar informes de las prácticas de Matlab. Asimismo, se realizará dos pequeños tests (10%) al inicio de la segunda y tercera prácticas para revisar los conocimientos adquiridos en las prácticas anteriores. Estas pruebas no son recuperables. Asimismo, se requiere una nota superior o igual a 5 tanto en las pruebas de ejecución (media entre la presentación y el debate) como las prácticas (media de los informes y los tests) para aprobar la asignatura.

7 Evaluación de aprendizajes del Bloques 2 (Ecuaciones Diferenciales): Pruebas escritas: al final del trimestre se realizará una prueba que evaluará las competencias adquiridas sobre ecuaciones diferenciales. (75% de la nota final). Esta prueba es recuperable durante el periodo de recuperaciones de Julio. Pruebas de ejecución (25% de la nota final): Se realizarán una serie de pruebas cortas (unos 15 minutos) para evaluar el seguimiento del curso por parte de los estudiantes. Por esta razón las calificaciones se entregarán en un periodo máximo de una semana. Estas pruebas se realizarán algunos de los días de prácticas y/o seminarios, consistiendo en la resolución de algún ejercicio propuestos en las colecciones de ejercicios o similar. Estas colecciones serán disponibles una semana antes de cada de las clases de seminarios/problemas. Estas pruebas no son recuperables. Evaluación de aprendizajes del Bloque 3 (Anatomía): Examen PEM. Veinte preguntas de elección múltiple sobre los contenidos de las lecciones teóricas y seminarios. (40% de la nota) Examen de ensayo. Cinco preguntas cortas sobre los contenidos de las lecciones de teoría y seminarios. (35% de la nota) Examen de prácticas. Diez preguntas sobre identificación de estructuras en imágenes (anatómicas y radiológicas) (25% de la nota final) Evaluación de aprendizajes del Bloque 4 (Física): Examen de la parte de teoría (65% de la nota final): En este examen se propondrán diferentes ejercicios y/o preguntas teóricas sobre temas trabajados en clase. Examen de la parte práctica (35% de la nota final). Se propondrá un caso práctico del cual habrá que desarrollar su implementación, así como preguntas cortas. Trabajo práctico opcional. Debe presentarse y defender una memoria. Este trabajo puede incrementar la nota final hasta a 2 puntos. Es obligatorio hacer las prácticas para superar la asignatura, las cuales no son recuperables. En caso de no superarse los exámenes de alguno de los bloques podrán ser recuperados durante el mes de Julio. Cualquier tipo de copia en cualquiera de los apartados de evaluación implica no superar la asignatura. 5. Bibliografía y recursos didácticos 5.1. Bibliografía básica Libros de texto: ENDERLE, J.; BRONZINO, J. Introduction to Biomedical Engineering. 3rd. edition. Academic Press Series in Biomedical Engineering, CROMER, A. H. Física para las ciencias de la vida. 3a. edición. Barcelona: Reverté, CUSSÓ, F.; LOPEZ, C.; VILLA, R. Física de los procesos biológicos. Ed. Ariel. OTTO S.R., DENIER, J.P. An Introduction to Programming and Numerical Methods in MATLAB. London: Springer-Verlag London Limited, DAKU, B.I.F. Matlab tutor cd: learning matlab superfast. Indianapolis: John Wiley,

8 cop PÄRT-ENANDER. The Matlab handbook. Harlow: Addison-Wesley, Bibliografía complementaria Libros de consulta: BOGDANOV, K. El físico visita al biólogo. Moscou: Editorial Mir. GASS. Introducción a las ciencias de la tierra. Ed. Reverté. HAWKING, S. Historia del tiempo. Ed. Crítica. HOYLE, F. El universo inteligente. Ed. Grijalbo. HEWIT, PAUL G. Conceptos de física. Limusa Noriega Editores. ORTUÑO, M. Física para biología, medicina, farmacia y veterinaria. Crítica. SEARS-ZEMANSKY. Física general.